Kuinka diodisuojaus toimii
Diodien valikoima ei rajoitu tasasuuntaajiin. Itse asiassa tämä alue on erittäin laaja. Diodeja käytetään muun muassa suojatarkoituksiin. Esimerkiksi suojaamaan elektronisia laitteita, kun ne kytketään päälle väärin väärällä polariteetilla, suojaamaan eri piirien tuloja ylikuormitukselta, estämään puolijohdekytkimien vaurioituminen itse aiheutetuilta EMF-pulsseilta, joita esiintyy katkaistaessa induktiivisia kuormia jne. n.
Digitaalisten ja analogisten mikropiirien tulojen suojaamiseksi ylijännitteeltä käytetään kahden diodin piirejä, jotka on kytketty vastakkaiseen suuntaan mikropiirin tehokisoihin, ja diodipiirin keskipiste on kytketty suojattuun tuloon.
Jos piirin tuloon syötetään normaali jännite, diodit ovat suljetussa tilassa ja niillä ei ole juuri mitään vaikutusta mikropiirin ja piirin toimintaan kokonaisuudessaan.
Mutta heti kun suojatun sisääntulon potentiaali ylittää syöttöjännitteen, yksi diodeista menee johtavaan tilaan ja manipuloi tätä tuloa, mikä rajoittaa sallitun tulopotentiaalin syöttöjännitteen arvoon plus lähtöjännitteen pudotukseen diodi.
Tällaiset piirit sisällytetään joskus välittömästi integroituun mikropiiriin sen kiteen suunnitteluvaiheessa tai sijoitetaan piiriin myöhemmin, solmun, lohkon tai koko laitteen kehitysvaiheessa. Suojaavat kaksidiodikokoonpanot valmistetaan myös valmiina mikroelektroniikkakomponentteina kolminapaisissa transistorilaatikoissa.
Jos suojajännitealuetta on laajennettava, diodit kytketään sen sijaan, että ne kytkettäisiin syöttöpotentiaalin väyliin, pisteisiin, joissa on muut potentiaalit, jotka tarjoavat vaaditun sallitun alueen.
Pitkät kaapelilinjat kokevat joskus voimakkaita häiriöitä, esimerkiksi salamaniskusta. Niiltä suojaamiseksi voidaan tarvita monimutkaisempia piirejä, jotka sisältävät paitsi kahden diodin myös vastukset, rajoittimet, kondensaattorit ja varistorit.
Kun induktiivinen kuorma kytketään pois päältä, esimerkiksi relekela, kuristin, sähkömagneetti, sähkömoottori tai magneettinen käynnistin, sähkömagneettisen induktion lain mukaan tapahtuu itseinduktion EMF-pulssi.
Kuten tiedät, itseinduktion emf estää virtaa pienenemästä minkä tahansa induktanssin kautta, yrittäen jotenkin pitää sen läpi kulkevan virran muuttumattomana. Mutta sillä hetkellä, kun virran lähde kelasta sammutetaan, induktanssin magneettikentän on haihdutettava energiansa jonnekin, jonka arvo on
Joten heti kun induktanssi sammutetaan, siitä tulee itse jännitteen ja virran lähde, ja tällä hetkellä suljetussa kytkimessä ilmestyy jännite, jonka arvo voi olla vaarallinen kytkimelle. Puolijohdekytkimillä tämä aiheuttaa itse kytkimen vaurioita, koska energia haihtuu nopeasti ja erittäin suurella kytkinteholla. Mekaanisten kytkimien seurauksena voi olla kipinöitä ja koskettimien palamista.
Yksinkertaisuudensa vuoksi diodisuojaus on hyvin yleinen ja sen avulla voit suojata erilaisia induktiivisen kuorman kanssa vuorovaikutuksessa olevia kytkimiä.
Kytkimen suojaamiseksi induktiivisella kuormituksella diodi kytketään rinnan kelan kanssa sellaiseen suuntaan, että kun käyttövirta aluksi kulkee kelan läpi, diodi lukittuu. Mutta heti kun kelan virta katkaistaan, tapahtuu itseinduktion EMF, jolla on päinvastainen napaisuus kuin aiemmin induktanssiin syötetty jännite.
Tämä itseinduktanssi emf avaa diodin lukituksen, ja nyt aiemmin induktanssin läpi ohjattu virta liikkuu diodin läpi ja magneettikentän energia hajoaa diodissa tai sammutuspiirissä, johon se on kytketty. Tällä tavalla vipukytkin ei vaurioidu sen elektrodeihin kohdistetusta liiallisesta jännitteestä.
Kun suojapiiri sisältää vain yhden diodin, kelan yli oleva jännite on yhtä suuri kuin eteenpäin menevä jännitehäviö diodin yli, eli alueella 0,7 - 1,2 volttia virran suuruudesta riippuen.
Mutta koska diodin jännite tässä tapauksessa on pieni, virta laskee hitaasti, ja kuorman sammumisen nopeuttamiseksi voi olla tarpeen käyttää monimutkaisempaa suojapiiriä, joka sisältää paitsi diodin, mutta myös Zener-diodi sarjassa tai diodi, jossa on vastus tai varistori - täydellinen sammutuspiiri.